Sådan finder du strømmen i et AC-kredsløb

Vekselstrøm er ikke det samme som jævnstrøm. Alle ved, at jævnstrøm er i stand til at opvarme en aktiv belastning R. Og hvis du begynder at aktivere et kredsløb, der indeholder en kondensator C, med jævnstrøm, så snart det er opladet, vil denne kondensator ikke føre mere strøm gennem kredsløbet.

Spolen L i et DC-kredsløb kan normalt opføre sig som en magnet, især hvis den indeholder en ferromagnetisk kerne. I dette tilfælde vil spoleledningen med en aktiv modstand på ingen måde være forskellig fra modstanden R forbundet i serie med spolen (og af samme værdi som spoleledningens ohmske modstand).

Uanset hvad, i et DC-kredsløb, hvor belastningen kun består af passive elementer, forbigående processer de slutter næsten lige så snart hun begynder at fodre og viser sig ikke længere.

Vekselstrøm og reaktive elementer

Hvad angår et vekselstrømskredsløb, er transienter af den vigtigste, hvis ikke afgørende, betydning, og ethvert element i et sådant kredsløb er ikke blot i stand til at sprede energi i form af varme eller mekanisk arbejde, men også i stand til det mindste. akkumulering af energi i form af et elektrisk eller magnetisk felt vil påvirke strømmen, hvilket forårsager en slags ikke-lineær respons, afhængigt ikke kun af amplituden af ​​den påførte spænding, men også af frekvensen af ​​den passerede strøm.

Ved vekselstrøm spredes strømmen således ikke kun i form af varme på de aktive elementer, men noget af energien akkumuleres successivt og returneres derefter tilbage til strømkilden. Dette betyder, at kapacitive og induktive elementer modstår passage af vekselstrøm.

I kredsløbet sinusformet vekselstrøm Kondensatoren oplades først i halvdelen af ​​perioden, og i løbet af den næste halve periode aflades den, hvilket returnerer ladningen tilbage til lysnettet og så videre hver halve periode af netsinusbølgen. En induktor i et AC-kredsløb skaber et magnetfelt i løbet af det første kvartal af en periode, og i løbet af den næste fjerdedel af det magnetiske felt falder energien i form af en strøm tilbage til kilden. Sådan opfører rent kapacitive og rent induktive belastninger sig.

Med en rent kapacitiv belastning fører strømmen spændingen med en fjerdedel af perioden for netsinusbølgen, det vil sige med 90 grader, hvis den ses trigonometrisk (når spændingen i kondensatoren når et maksimum, er strømmen gennem den nul , og når spændingen begynder at passere nul, vil strømmen i belastningskredsløbet være maksimal).

Med en rent induktiv belastning forsinker strømmen spændingen med 90 grader, det vil sige, at den halter med en fjerdedel af den sinusformede periode (når spændingen påført induktansen er maksimal, begynder strømmen kun at stige). For en rent aktiv belastning halter strømmen og spændingen ikke efter hinanden på noget tidspunkt, det vil sige, at de er strengt i fase.

Total, reaktiv og aktiv effekt, effektfaktor

Det viser sig, at hvis belastningen i vekselstrømkredsløbet ikke er perfekt aktiv, er reaktive komponenter nødvendigvis til stede i det: dem med en induktiv komponent af viklingerne af transformere og elektriske maskiner, kondensatorer og andre kapacitive elementer med en kapacitiv komponent, selv bare induktansen af ​​ledningerne osv. .n.

Som et resultat, i et AC-kredsløb, er spændingen og strømmen ude af fase (ikke i samme fase, hvilket betyder, at deres maksima og minima ikke falder sammen med maksimum - med maksimum og minimum med minimum nøjagtigt) og der er altid en vis forsinkelse af strømmen fra spændingen med en bestemt vinkel, som normalt kaldes phi. Og størrelsen af ​​cosinus phi kaldes magtfaktorda cosinus phi faktisk er forholdet mellem den aktive effekt R, uigenkaldeligt forbrugt i belastningskredsløbet, og den samlede effekt S, der nødvendigvis passerer gennem belastningen.

AC spændingskilden leverer den samlede effekt S til belastningskredsløbet, en del af denne samlede effekt returneres hver fjerdedel af perioden tilbage til kilden (den del der vender tilbage og vandrer frem og tilbage kaldes reaktiv komponent Q), og en del forbruges i form af aktiv effekt P — i form af varme eller mekanisk arbejde.

For at en belastning, der indeholder reaktive elementer, kan fungere efter hensigten, skal den drives af en kilde til elektrisk energi ved fuld effekt.

Sådan beregnes tilsyneladende effekt i et AC-kredsløb

For at måle den samlede effekt S af belastningen i vekselstrømkredsløbet er det nok at gange strømmen I og spændingen U, eller rettere deres gennemsnitlige (effektive) værdier, som er nemme at måle med et vekselstrømsvoltmeter og amperemeter ( disse enheder viser nøjagtigt den gennemsnitlige, effektive værdi, som for et to-tråds enfaset netværk er mindre end amplituden 1,414 gange). På denne måde vil du vide, hvor meget strøm der går fra kilden til modtageren. Gennemsnitsværdierne er taget, fordi strømmen i et konventionelt netværk er sinusformet, og vi skal have den nøjagtige værdi af den energi, der forbruges hvert sekund.

Sådan beregnes aktiv effekt i et AC-kredsløb

Hvis belastningen er af rent aktiv karakter, er det for eksempel en varmespiral lavet af nichrom eller en glødelampe, så kan du blot gange aflæsningerne af amperemeter og voltmeter, dette vil være det aktive strømforbrug P. Men hvis belastningen har en aktiv-reaktiv karakter, så skal beregningen kende cosinus phi, altså effektfaktor.

Speciel elektrisk måleanordning — fasemåler, giver dig mulighed for at måle cosinus phi direkte, det vil sige få den numeriske værdi af effektfaktoren. Når man kender cosinus phi, er det stadig at gange det med den samlede effekt S, hvis beregningsmetode er beskrevet i det foregående afsnit. Dette vil være den aktive effekt, den aktive komponent af den energi, der forbruges af netværket.

Sådan beregnes reaktiv effekt

For at finde reaktiv effekt er det nok at bruge konsekvensen af ​​Pythagoras sætning, indstille potenstrekanten eller blot gange den samlede effekt med sinusoiden.